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杂化纳米复合材料课件
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杂化纳米复合材料课件 ---分散体系与溶胶 ---凝胶的结构与性质 ---聚合物溶胶与凝胶 ---杂化复合材料的制备方法 ---杂化复合材料的形成原理 ---SiO2杂化复合材料 ---TiO2杂化复合材料 ---Al2O3杂化复合材料 杂化复合材料的基本概念 杂化纳米复合材料是通过溶胶-凝胶技术制造的。 溶胶-凝胶技术是指有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶固化，再经热处理而得到氧化物或其它化合物的方法。 杂化复合材料的基本概念 19世纪中叶，正硅酸乙酯水解形成的SiO2呈玻璃态。 20世纪30～70年代，化学家、矿物学家、陶瓷学家、玻璃学家等分别通过溶胶-凝胶技术制备出了各自的研究对象，核化学家利用溶胶-凝胶技术制备了核燃料，避免了危险粉尘的产生。 杂化复合材料的基本概念 20世纪80年代是溶胶-凝胶技术发展的高峰时期，发展了胶体溶胶-凝胶过程、无机聚合物溶胶-凝胶过程、复合溶胶-凝胶过程等3种主要溶胶-凝胶技术，合成了许多可工业化的溶胶-凝胶前驱体，不仅有无机前驱体，也有大量的有机前驱体。主要用于制备粉体材料、薄膜材料、块体材料、纤维材料等。 杂化复合材料的基本概念 用溶胶-凝胶技术将有机功能分子或聚合物掺入到无机网络中，可克服陶瓷、玻璃的缺陷，有机-无机杂化材料； 将无机组分引入到有机聚合物中，制备了无机-有机基杂化材料，可克服聚合物易老化和热稳定性差的缺点。 杂化复合材料的基本概念 溶胶-凝胶综合了聚合物科学、物理学、物理化学、胶体化学、配位化学、金属有机化学等有关学科的基本知识与基本理论，逐步发展成为一门独立的“溶胶-凝胶”科学与技术。在纳米复合材料的发展中，溶胶-凝胶技术成为有目的、有意识自行设计、制备和剪裁纳米复合材料的主要方法之一。 杂化复合材料的基本概念 要做到对复合材料超微结构的控制、分子水平设计，使制备的复合材料重复性和可靠性均好，应加强基础理论研究工作，如前驱体化学、溶胶-凝胶分级团簇化、高聚物网络理论与凝胶化等方面的工作。 分散体系与溶胶 分散体系是指一种或几种物质以一定分散度分散在另一种物质中形成的体系。 以颗粒分散状态存在的不连续相称为分散相，这种分散的颗粒称为分散质；分散质在某个方向上的线度介于1～100nm时，这种分散体系，简称胶体。 分散体系与溶胶 溶胶的三个主要研究领域： 1、分子溶胶：又称亲液溶胶，聚合物在溶液中呈分子无规线团状态存在，线团与溶剂之间没有清晰的界面。溶解分散过程是一个自发过程：此时体系中分散介质的混合熵和聚合物分子链的构象熵的增加可使体系总自由能降低，整个体系是热力学稳定体系。分子溶胶在纳米材料和杂化纳米复合材料的制备中应用较广泛。 |
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